CN115639455A

CN115639455A - 半导体器件结温测试方法及半导体器件结温测试系统

Info

Publication number: CN115639455A
Application number: CN202211371002.2A
Authority: CN
Inventors: 朱建新
Original assignee: Jilin Sino Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Jilin Sino Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2022-11-03
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2023-01-24

Abstract

本申请实施例提供一种半导体器件结温测试方法及半导体器件结温测试系统，首先对待测半导体器件施加一预设正向电压，使所述待测半导体器件处于正向导通状态以获取该待测半导体器件处于正向导通状态时的第一压降，然后对所述待测半导体器件施加预设幅值、预设脉冲宽度的大电流以获取所述待测半导体器件在所述大电流作用后的第二压降，最后根据所述第一压降、所述第二压降获得所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值作为所述半导体器件的结温测试结果。如此，基于不同电流作用下半导体器件的压降不同的原理，通过压降差与温度系数关系测试得到器件结温，进而对半导体器件的结温进行有效且精准的测试。

Description

半导体器件结温测试方法及半导体器件结温测试系统

技术领域

本申请涉及半导体器件测试技术领域，具体而言，涉及一种半导体器件结温测试方法及半导体器件结温测试系统。

背景技术

随着半导体器件的高速发展，半导体器件在各个领域得到了广泛且大量的应用。同时，随着半导体器件的大量使用，用户对器件的可靠性要求越来越高，而半导体器件是温度敏感性器件，随着器件在使用过程中温度的不断升高，半导器件的性能则会有明显的下降。因此，半导体器件在电路应用设计时，如果设计的余量不够就会出现器件失效的问题。此外，半导体器件(如二极管)的结温是影响半导体器件性能的一个重要因素。基于此，如何有效的对半导体器件进行结温测试，是本领域研究人员一直致力于研究的课题。

发明内容

基于上述内容，一方面，本申请提供一种半导体器件结温测试方法，包括：

对待测半导体器件施加一预设正向电压，使所述待测半导体器件处于正向导通状态，并获取该待测半导体器件处于正向导通状态时的第一压降；

对所述待测半导体器件施加预设幅值、预设脉冲宽度的大电流；

获取所述待测半导体器件在所述大电流作用后的第二压降；

根据所述第一压降、所述第二压降获得所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值作为所述半导体器件的结温测试结果。

基于第一方面的一种可能的实施方式，所述方法还包括：

将所述结温测试结果与基于所述预设幅值、预设脉冲宽度的大电流而确定的预设规格结温值进行比较，判断所述待测半导体器件的结温测试结果是否合格；

其中，当所述结温测试结果小于所述预设规格结温值时，判定所述结温测试结果合格；

当所述结温测试结果大于所述预设规格结温值时，判定所述结温测试结果不合格。

基于第一方面的一种可能的实施方式，所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值通过以下公式计算得到：

TC＝TA+(VF1-VF2)/A

其中，TC为所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值，TA为当前测试环境下的环境温度，A为所述待测半导体器件的温度压降系数。

基于第一方面的一种可能的实施方式，所述温度压降系数A的取值范围为2mV/℃到2.5mV/℃，优选地，所述温度压降系数A的取值为2.5mV/℃。

第二方面，本申请实施例还提供一种半导体器件结温测试系统，包括器件测试装置以及待测半导体器件，所述器件测试装包括测试控制电路模块以及测试结果模块，其中：

所述测试控制电路模块用于对所述待测半导体器件施加一预设正向电压，使所述待测半导体器件处于正向导通状态，并获取该待测半导体器件处于正向导通状态时的第一压降；以及，用于对所述待测半导体器件施加预设幅值、预设脉冲宽度的大电流，并获取所述待测半导体器件在所述大电流作用后的第二压降；

所述测试结果模块用于根据所述第一压降、所述第二压降获得所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值作为所述待测半导体器件的结温测试结果。

基于第二方面的一种可能的实施方式，所述测试控制电路模块包括控制单元、电压源、恒流源、测量单元；所述待测半导体器件为二极管；

所述电压源、所述恒流源以及所述测量单元分别与所述二极管连接；所述控制单元与所述电压源以及所述恒流源连接，用于控制所述电压源向所述二极管施加所述预设正向电压并控制所述恒流源向所述二极管施加所述大电流；

所述测量单元与所述待测半导体器件连接，用于测量所述第一压降以及所述第二压降。

基于第二方面的一种可能的实施方式，所述电压源的正极通过第一开关与所述二极管的阳极连接，所述电压源的负极与所述二极管的阴极连接；所述恒流源的一端通过第二开关与所述二极管的阳极连接、另一端与所述二极管的阴极连接；

所述控制单元分别与所述第一开关和所述第二开关连接，以通过控制所述第一开关以及所述第二开关来控制所述电压源以及恒流源分别向所述二极管施加所述预设正向电压以及大电流；

所述测量单元连接在所述二极管的阳极和阴极两端，以测量所述第一压降以及所述第二压降。

基于第二方面的一种可能的实施方式，所述测试结果模块还用于：

基于第二方面的一种可能的实施方式，所述测试结果模块具体通过以下公式计算所述温升值：

TC＝TA+(VF1-VF2)/A

基于第二方面的一种可能的实施方式，所述温度压降系数A的取值范围为2mV/℃到2.5mV/℃，优选地，所述温度压降系数A的取值为2.5mV/℃。

相较于现有技术，本申请实施例提供的半导体器件结温测试方法及半导体器件结温测试系统，首先对待测半导体器件施加一预设正向电压，使所述待测半导体器件处于正向导通状态以获取该待测半导体器件处于正向导通状态时的第一压降，然后对所述待测半导体器件施加预设幅值、预设脉冲宽度的大电流以获取所述待测半导体器件在所述预设幅值、预设脉冲宽度的大电流作用后的第二压降，最后根据所述第一压降、所述第二压降获得所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值作为所述半导体器件的结温测试结果。如此，基于不同电流作用下半导体器件的压降不同的原理，通过压降差与温度系数关系测试得到器件结温，进而对半导体器件的结温进行有效且精准的测试。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例提供的半导体器件结温测试方法的流程示意图。

图2是本申请实施例提供的温度对二极管伏安特性影响的曲线示意图。

图3是本申请实施例提供的半导体器件结温测试系统的示意图。

图4是图3中的测试控制电路模块的电路原理示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

基于前述背景技术中所提及的技术问题，为了对半导体器件的结温进行有效且精准的测试，本申请实施例提供一种半导体器件结温测试方法及半导体器件结温测试系统。下面结合附图，对本申请的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，是本申请实施例提供的一种半导体器件结温测试方法的流程示意图。下面结合该流程图对该方法的实现过程进行示例性的说明。详细的，例如图1所示，所述半导体器件结温测试方法包括下述的S100-S400等步骤。

步骤S100，对待测半导体器件施加一预设正向电压，使所述待测半导体器件处于正向导通状态，并获取该待测半导体器件处于正向导通状态时的第一压降。

其中，在本实施例中，所述待测半导体器件可以是二极管，但不限于此。例如，当所述待测半导体器件为二极管时，可以对所述二极管施加一个5-12V的直流电压，使二所述极管处于正向导通状态，然后即可通过测试设备(如示波器等)测试此时二极管的压降，记为VF1。

步骤S200，对所述待测半导体器件施加预设幅值、预设脉冲宽度的大电流。

其中，仍然以所述二极管为例，可以对所述二极管施加一个企业需求的实际大电流，例如记为IF。

步骤S300，获取所述待测半导体器件在所述大电流作用后的第二压降。

应当理解，由于施加给待测半导体器件(如二极管)的大电流作用，使待测半导体器件产生温升，在此温升下待测半导体器件的压降对应VF2。

步骤S400，根据所述第一压降、所述第二压降获得所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值作为所述待测半导体器件的结温测试结果。

作为一种可能的示例，在本实施例中，同样以所述待测半导体器件为二极管作为示例。考虑到温度对二极管伏安特性的影响，例如图2所示，是温度对二极管伏安特性影响的曲线。随着温度升高，其正向特性曲线会左移，即正向压降减小。例如，当温度从20℃升高到80℃时，其正向特性曲线则发生了左移。其中，虚线为温度升高到80℃时的正向特性曲线，实线为二极管在环境温度(如20℃)时的正向特性曲线。一般来说，温度每升高1℃，二极管正向压降则减少2-2.5mV。

基于以上原理，本实施例的一种实现方式中，通过以下公式计算所述温升值：

TC＝TA+(VF1-VF2)/A

其中，TC为所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值，TA当前测试环境下的环境温度，A为所述待测半导体器件的温度压降系数。其中，所述温度压降系数A的取值大小可以根据生产企业预留安全余量进行选择，例如本实施例中，所述温度压降系数A的取值范围可以为2mV/℃到2.5mV/℃，优选地，所述温度压降系数A的取值为2.5mV/℃。所述环境温度可以为根据现场实际情况而预先设置，也可以从现场测试环境中的测温仪中进行实时读取，本实施例对此不进行限定。

在上述内容的基础上，本实施例中，还可以进一步将所述结温测试结果与基于所述预设幅值、预设脉冲宽度的大电流而确定的预设规格结温值进行比较，判断所述待测半导体器件的结温测试结果是否合格。例如，当所述结温测试结果小于所述预设规格结温值时，则判定所述结温测试结果合格；而当所述结温测试结果大于所述预设规格结温值时，则判定所述结温测试结果不合格。应当理解，所测试得到的所述半导体器件的结温值是指所述半导体器件内部的结温值。例如，所述半导体器件为封装后的二极管芯片时，所述结温值则为芯片内部结温值。

如图3所示，是本申请实施例提供的半导体器件结温测试系统的示意图。

其中，本实施例中，所述半导体结温测试系统可以包括器件测试装置100以及待测半导体器件200。其中，所述器件测试装置100可以包括测试控制电路模块10以及测试结果模块20。

其中，所述测试控制电路模块10用于对所述待测半导体器件200施加一预设正向电压，使所述待测半导体器件处于正向导通状态，并获取该待测半导体器件处于正向导通状态时的第一压降。

此外，所述测试控制电路模块10还用于对所述待测半导体器件200施加预设幅值、预设脉冲宽度的大电流，并获取所述待测半导体器件200在所述预设幅值、预设脉冲宽度的大电流作用后的第二压降。

其中，仍然以所述二极管为例，可以对所述二极管施加一个企业需求的实际大电流，例如记为IF。应当理解，由于施加给待测半导体器件200(如二极管)的大电流作用，使待测半导体器200件产生温升，在此温升下待测半导体器件200的压降对应VF2。

所述测试结果模块20用于根据所述第一压降、所述第二压降获得所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值作为所述待测半导体器件的结温测试结果。

作为一种可能的示例，在本实施例中，所述测试结果模块20可以通过以下公式计算所述温升值：

TC＝TA+(VF1-VF2)/A

其中，TC为所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值，TA为当前测试环境下的环境温度，A为所述待测半导体器件的温度压降系数。其中，所述温度压降系数A的取值大小可以根据生产企业预留安全余量进行选择，例如本实施例中，所述温度压降系数A的取值范围可以为2mV/℃到2.5mV/℃，优选地，所述温度压降系数A的取值为2.5mV/℃。所述环境温度可以为根据现场实际情况而预先设置，也可以从现场测试环境中的测温仪中进行实时读取，本实施例对此不进行限定。

所述测试结果模块20还用于将所述结温测试结果与基于所述预设幅值、预设脉冲宽度的大电流而确定的预设规格结温值进行比较，判断所述待测半导体器件的结温测试结果是否合格。其中，当所述结温测试结果小于所述预设规格结温值时，判定所述结温测试结果合格；当所述结温测试结果大于所述预设规格结温值时，判定所述结温测试结果不合格。

进一步地，如图4所示，图4是所述测试控制电路模块10的电路原理示意图。本实施例中，所述测试控制电路模块10包括控制单元ctr、电压源VDD、恒流源A、测量单元V。所述待测半导体器件200为二极管TD。

所述电压源VDD、所述恒流源A以及所述测量单元V分别与所述二极管TD连接。所述控制单元ctr与所述电压源VDD以及所述恒流源A连接，用于控制所述电压源VDD向所述二极管TD施加所述预设正向电压并控制所述恒流源A向所述二极管TD施加所述大电流。作为一种可替代的示例，所述电压源VDD的正极可以通过第一开关S1与所述二极管TD的阳极连接，例如可以通过第一电阻R1(如10K阻值的电阻)与所述二极管TD的阳极连接。所述电压源VDD的负极与所述二极管TD的阴极连接。所述恒流源A的一端可以通过第二开关S2与所述二极管TD的阳极连接、另一端与所述二极管TD的阴极连接(如通过第二电阻R2与所述阴极连接)。如此，所述控制单元ctr可以分别与所述第一开关S1和所述第二开关S2连接，以通过控制所述第一开关S1以及所述第二开关S2来控制所述电压源VDD以及恒流源A分别向所述二极管TD施加所述预设正向电压以及大电流。所述测量单元V连接在所述二极管TD的阳极和阴极两端，用于测量所述第一压降以及所述第二压降。例如，所述测量单元V可以是一智能示波器。

综上所述，本申请实施例提供的半导体器件结温测试方法及半导体器件结温测试系统，首先对待测半导体器件施加一预设正向电压，使所述待测半导体器件处于正向导通状态以获取该待测半导体器件处于正向导通状态时的第一压降，然后对所述待测半导体器件施加预设幅值、预设脉冲宽度的大电流以获取所述待测半导体器件在所述预设幅值、预设脉冲宽度的大电流作用后的第二压降，最后根据所述第一压降、所述第二压降获得所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值作为所述半导体器件的结温测试结果。如此，基于不同电流作用下半导体器件的压降不同的原理，通过压降差与温度系数关系测试得到器件结温，进而对半导体器件的结温进行有效且精准的测试。

出于说明目的，前面的描述是参考具体实施例而进行的。但是，上述说明性论述并不打算穷举或将本申请局限于所公开的精确形式。根据上述教导，众多修改和变化都是可行的。选择并描述这些实施例是为了最佳地说明本申请的原理及其实际应用，从而使本领域技术人员最佳地利用本申请，并利用具有不同修改的各种实施例以适于预期的特定应用。出于说明目的，前面的描述是参考具体实施例而进行的。但是，上述说明性论述并不打算穷举或将本申请局限于所公开的精确形式。根据上述教导，众多修改和变化都是可行的。选择并描述这些实施例是为了最佳地说明本申请的原理及其实际应用，从而使本领域技术人员最佳地利用本申请，并利用具有不同修改的各种实施例以适于预期的特定应用。

Claims

1.一种半导体器件结温测试方法，其特征在于，包括：

获取所述待测半导体器件在所述大电流作用后的第二压降；

2.根据权利要求1所述的半导体器件结温测试方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1或2所述的半导体器件结温测试方法，其特征在于，所述待测半导体器件在所述大电流作用下的温升值通过以下公式计算得到：

TC＝TA+(VF1-VF2)/A

4.根据权利要求3所述的半导体器件结温测试方法，其特征在于，所述温度压降系数A的取值范围为2mV/℃到2.5mV/℃，优选地，所述温度压降系数A的取值为2.5mV/℃。

5.一种半导体器件结温测试系统，其特征在于，包括器件测试装置以及待测半导体器件，所述器件测试装包括测试控制电路模块以及测试结果模块，其中：

6.根据权利要求5所述的半导体器件结温测试系统，其特征在于，所述测试控制电路模块包括控制单元、电压源、恒流源、测量单元；所述待测半导体器件为二极管；

7.根据权利要求6所述的半导体器件结温测试系统，其特征在于，所述电压源的正极通过第一开关与所述二极管的阳极连接，所述电压源的负极与所述二极管的阴极连接；所述恒流源的一端通过第二开关与所述二极管的阳极连接、另一端与所述二极管的阴极连接；

所述控制单元分别与所述第一开关和所述第二开关连接，以通过控制所述第一开关以及所述第二开关来控制所述电压源以及恒流源分别向所述二极管施加所述预设正向电压以及所述大电流；

8.根据权利要求5-7任意一项所述的半导体器件结温测试系统，其特征在于，所述测试结果模块还用于：

9.根据权利要求5-7任意一项所述的半导体器件结温测试系统，其特征在于，所述测试结果模块具体通过以下公式计算所述温升值：

TC＝TA+(VF1-VF2)/A

10.根据权利要求9所述的半导体器件结温测试系统，所述温度压降系数A的取值范围为2mV/℃到2.5mV/℃，优选地，所述温度压降系数A的取值为2.5mV/℃。